Deshidrogenacion De Etano

Práctica 5:
Reacción catalítica S/G en lecho fijo: deshidrogenación de etano. Estudio de la desactivación del catalizador.

INDICE
* Objetivos…………………………………………………………………………………………………………….....……3

* Método experimental………………………………………………………………………………………………….3

* Cálculos y resultados obtenidos……………………………………………………………………….…….......4
1. Cinética dereacción……………………………………………………………………...…...…..........4
2. Cinética de desactivación……………...……...………..………………………………………………8

* Bibliografía.………………………………………………………………………………………………………………..10

OBJETIVOS
* Seguimiento de la pérdida de actividad del catalizador Cr/Al2O3 debido a la deposición de coque mediante el estudio de la reacción catalítica heterogénea de deshidrogenación de etano:
C2H6+ N2 → H2+ c2H4+ N2 (T=525 ºC)

MÉTODO EXPERIMENTAL
Se dispone de un montaje enel que las corrientes de alimentación consisten en C2H6 y N2 y un catalizador de Cr/Al2O3 en el lecho fijo. Cada grupo va a tener un peso de catalizador distinto y en nuestro caso este peso es de 3.35 g.

Primero se pone en circulación sólo el nitrógeno hasta que se alcance una temperatura de aproximadamente 525 ºC, temperatura a la cual la reacción de deshidrogenación es selectiva y que haceque el material a utilizar sea cuarzo y lana de vidrio.
Cuando se alcanza esta temperatura se abre la válvula que permite el paso del etano y se coge una muestra cuando ha pasado 1 min (que es el tiempo que le cuesta aproximadamente a la mezcla llegar hasta el lugar donde se recoge la muestra).
Cada 30 min se tomará una muestra hasta llegar a los 90 min de tal forma que se disponen de 4muestras para un τ y caudal constante y para un cierto peso de catalizador.

CÁLCULOS Y RESULTADOS OBTENIDOS
1) Cinética de reacción
A t=0
La velocidad de reacción vendrá dada por:
(-rA)= -dcAdτ=k*CAn*a k*Can
Integrando a ambos lados de la ecuación:
CA0CAs-dCACAn=0τk*dτ=k*τ
Por tanteo, se irá probando con diferentes órdenes (n=1,2,…) hasta que se obtenga una buenaregresión en la representación de la ecuación.
Con este método, podremos determinar los valores de n, y k a través de la pendiente.
Como datos, se tomarán los obtenidos por otros grupos, que trabajaron con distinto peso de catalizador, y que por tanto nos dará un tiempo espacial distinto.
Datos de todos los grupos a tiempo t=0 s
W cat (g) | Cas (mol/l) | tau (s) |
9,37 | 0,00457 | 567,265 |7,8 | 0,00506 | 472,216 |
6,31 | 0,00558 | 382,011 |
4,42 | 0,00657 | 267,589 |
3,35 | 0,00723 | 202,811 |
| | |
Por otro lado, se ha de calcular CA0 haciendo uso de los datos de los caudales, previa transformación en las unidades correspondientes:
| | | | | | |
Caudales  | (cm3N/min) | mol/min | mol/s | g/min | g/s | |
N2 | 600 | 0,026786 | 0,000446 | 0,75000 |0,01250 | |
C2H6 | 180 | 0,008036 | 0,000134 | 0,24107 | 0,00402 | |
| | 0,034821 | 0,000580 | 0,99107 | 0,01652 | qo |

Para hallar los caudales en mol/min:
qC2H6 molmin=qC2H6 cm3Nmin100022,4= 1801000*22,4=0,008036 molmin

Por lo que las concentraciones serán:
| |
| mol/l | |
N2 | 0,03434066 | |
C2H6 | 0,0103022 | Cao |

Donde CA0 ha sido calculado como:CA0=0,008036molminqC2H6 cm3Nmin1000+qN2 cm3Nmin1000=0,008036molmin1801000+6001000=0,0103022 moll

El tanteo se hará con los órdenes más comunes, como pueden ser n=1, 2, 3 ó 4
Para n=1: | | | |
| | | |
Cao | Cao/Cas | Tau (s) | ln(Cao/Cas) |
0,0103022 | 2,25431072 | 567,2648649 | 0,81284426 |
0,0103022 | 2,03600791 | 472,2162162 | 0,71099098 |
0,0103022 | 1,8462724 | 382,0108108 | 0,61316869 |0,0103022 | 1,56806697 | 267,5891892 | 0,44984363 |
0,0103022 | 1,42492393 | 202,8108108 | 0,35411843 |
| | | |
k | 0,0013 | | |

Para n=2:
| | | |
1/Cas | 1/Cao | Tau (s) | ordenada |
218,818381 | 97,066646 | 567,2648649 | 121,751735 |
179,21147 | 97,066646 | 382,0108108 | 82,1448236 |
152,207002 | 97,066646 |...